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摘要(系统识别):
第48卷第11期
建筑结构
Vol.48 No.11
2018年6月上
Building Structure
Jun.2018
于家堡宝龙国际中心3#楼超高层结构分析
陈学义2,陈志华,姜玉挺3
(1天津大学建筑工程学院,天津300072;2天津宝龙金骏房地产开发有限责任公司,天津300450;
3中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司,长春130022)
摘要]于家堡宝龙国际中心3#楼主体结构采用钢管混凝土框架钢筋混凝土核心筒伸臂桁架结构体系,存在多
项超限。采用SATWE及MIDAS Gen两种有限元软件对结构进行基本静动力性能分析,各项指标均满足相关规范
要求。采用7条时程曲线对结构进行弹性时程分析,对振型分解反应谱法进行补充校核。结果表明,弹性时程分
析结果与振型分解反应谱法结果基本一致。采用3条时程曲线对结构进行弹塑性时程分析,结构各项指标均满足
规范要求,表明结构可以满足“大震不倒”的抗震性能目标。采用MIDAS Gen软件对结构进行施工过程模拟,主要
分析结构的竖向变形特性。在变形的各个组成成分中,结构自重以及外荷载引起的变形起主要作用,核心筒与外
部框架柱最大竖向变形差为3.14mm。
[关键词]基本性能分析;动力时程分析:施工过程模拟;变形特性分析
中图分类号:TU398
文献标识码:A文章编号:1002848X(2018)11003206
Analysis on super high-rise structure of Powerlong International Center 3#building in Yujiapu
Chen Xueyi'2,Chen Zhihua',Jiang Yuting
(1 School of Civil Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;2 Tianjin Powerlong Jinjun
Real Estate Development Co.,Ltd.,Tianjin 300450,China;3 Northeast Electric Power Design Institute
Co.,Ltd.of China Power Engineering Consulting Group,Changchun 130022,China)
Abstract:The main structure of Powerlong International Center 3#building in Yujiapu adopts the form of concrete-filled
steel tubular column frame,reinforced concrete corewall and outriggers structure,and there are a number of out-of-code
items.Two kinds of finite element software SATWE and MIDAS Gen were used to analyze the static and dynamic
performance of the structure,and all indexes meet the requirements of the relevant specifications.Seven time-history curves
were used to carry out the elastic time-history analysis,which was the supplement and check of the mode-superposition
response spectrum method.The calculation results indicate that the elastic time-history analysis results were almost the
same as the results of mode-superposition response spectrum method.Three time-history curves were used to carry out the
elastic-plastic time-history analysis of the structure and all indicators meet the specification requirements,so the structure
could satisfy the seismic fortification target of "no collapsing under the rare earthquake".MIDAS Gen software was used to
simulate the construction process,and the vertical deformation characteristics were mainly analyzed.In the components of
deformation,the deadweight of the structure and the extemal load had main effects.The maximum vertical deformation
difference between the corewall and the outer frame column was 3.14mm.
Keywords:basic performance analysis;dynamic time-history analysis;construction process simulation;deformation
characteristic analysis
1
工程概况
(0.15g),设计地震分组为第二组,场地类别为V
于家堡宝龙国际中心3#楼位于天津市滨海新
类,场地特征周期:多遇地震0.67s,罕遇地震
区0122地块东北角,地下3层,地上59层,标准层
0.72s,框架与核心筒的抗震等级均为特一级。
层高4.1m,结构总高度为250.20m。地上1~4层
1.1结构体系
为商业用途,根据使用功能和防火疏散的需要,建筑
宝龙国际中心3#楼主体结构采用钢管混凝土框
在12,28,44层设有避难层兼设备层,其他为办公
架钢筋混凝土核心简伸臂桁架结构体系。外部框
层。建筑平面形状规则,平面尺寸为45.6m×
架结构柱采用钢管混凝土柱,框架梁为H型钢梁,框
46.0m。地上通过结构缝与商业裙房断开,结构嵌
架与核心筒连梁采用变截面H型钢梁,通过外环板
固于地下室顶板。宝龙国际中心效果图见图1。
与钢管混凝土柱刚性连接、预留件与核心筒刚性连
该建筑安全等级为二级,设计使用年限为50
*国家自然科学基金(61272264)。
年,抗震设防类别为重点设防乙类,设防烈度为7度
作者简介:陈学义,硕士,Email:315130412@qq.com。
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第48卷第11期
陈学义,等.于家堡宝龙国际中心3#楼超高层结构分析
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采用梁单元,楼板采用板单元,剪力墙采用墙单元,
主结构柱为圆形钢管混凝土柱,采用软件中提供的
钢与混凝土组合截面进行设置。结构的约束方式为
最底层柱与剪力墙分别与基础固接。
结构抗震性能目标
表1
抗震性能水准
小震不坏
中震可修
大震不倒
层间位移角限值1/500
1/250
1/100
底部加强区、加强层抗
剪承载力按弹性设计,
允许出现
核心筒墙肢
弹性
正截面承载力按不屈
塑性铰,控
服设计
制层间位
移角
其他层允许塑性
核心筒连梁
弹性
允许塑性,但受剪截面
最早进入
构
应满足限制条件
塑性
图1宝龙国际中心效果图
底部加强区弹性
允许出现
塑性铰,控
接,核心简为现浇钢筋混凝土剪力墙(底部加强区采
能
外框架柱
弹性
制层间位
其他层允许进入塑性
移角
用型钢混凝土剪力墙),伸臂桁架的上下弦杆及斜腹
加强层桁架
弹性
不屈服
允许出现
杆均采用H型钢,楼板采用闭口式组合楼板。
塑性铰
结构竖向荷载由钢管混凝土框架和钢筋混凝土
其他构件
弹性
允许进入塑性
筒体共同承担,风荷载及地震作用产生的水平剪力
节点
不先于构件破坏
混凝土构件
在最不利工况下不出现截面剪切破坏
主要由钢筋混凝土简体承担,核心筒为结构抗侧力
体系的第一道防线,承担大部分的基底剪力及倾覆
结构分析中,考虑以下假定:开洞较大及加强层
力矩;外围框架通过水平伸臂桁架与核心筒相连,使
的楼板在计算楼层位移比时为刚性楼板,其他情况
二者有效协同工作,作为结构第二道防线)。结
为弹性板;结构嵌固于地下室顶板(标高为
构组成示意如图2所示。
±0.000m),经验算,地下1层剪切刚度大于地上1
层剪切刚度的2倍,满足嵌固条件4]
2.2结构性能指标计算结果
(1)地震作用下的楼层剪力和剪重比:两种软
件分析的结果基本一致。SATWE计算的X向楼层
最小剪重比为2.31%,Y向楼层最小剪重比为
塔楼屋顶幕墙构架
梁、柱结构,均采
2.17%;MIDAS Gen计算的X向楼层最小剪重比为
用管桁架形式
2.29%,Y向楼层最小剪重比为2.18%,两种软件计
算结果均满足《建筑抗震设计规范》(GB50011一
2001)第5.2.5条最小剪力系数1.8%要求。
避难层采用伸臂
(2)结构周期:1)计算结果表明,两种软件分析
桁架结构
的结构周期基本一致,结构周期合理;2)结构具有
较好的抗扭刚度,第一扭转周期与第一平动周期的
比值小于0.85,满足规范要求;3)结构在两个主轴
图2结构组成示意图
方向的动力特性相近,第二平动周期与第一平动周
1.2抗震性能目标
期比值不小于0.80,具体结果如表2所示。
基于本工程的重要性和复杂性,整体结构设计
(3)地震作用下的结构位移:两种软件计算的双
拟达到的抗震性能目标如表1所示。
向地震作用下结构X,Y向层间位移角曲线如图3所
2结构基本性能指标计算
示。由图3可知:1)SATWE计算的X向最大层间位
2.1模型建立与计算假定
移角为1/548(50层),Y向最大为1/525(50层);
采用MIDAS Gen和SATWE两种软件建立整体
MIDAS Gen计算的X向最大层间位移角为1/569(45
结构模型并互相校核以确定结果的准确性。梁柱均
层),Y向最大为1/562(50层),均满足规范11500的
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